与 std::inserter 相比，std::back_inserter 有啥好处？

Posted 2023-02-15

【中文标题】与 std::inserter 相比，std::back_inserter 有啥好处？

【英文标题】：What's the benefit of std::back_inserter over std::inserter?与 std::inserter 相比，std::back_inserter 有什么好处？

【发布时间】：2014-12-06 02:30:51

【问题描述】：

据我所知，std::back_inserter 在 STL 算法中工作的任何地方，您都可以传递一个由 .end() 构造的 std::inserter：

std::copy(l.begin(), l.end(), std::back_inserter(dest_list));
std::copy(l.begin(), l.end(), std::inserter(dest_list, dest_list.end()));

并且，与back_inserter 不同，据我所知inserter 适用于任何 STL 容器！我为std::vector、std::list、std::map、std::unordered_map尝试了成功，然后惊讶地来到这里。

我认为这可能是因为 push_back 对于某些结构可能比 insert(.end()) 更快，但我不确定...

std::list 似乎并非如此（有道理）：

// Copying 10,000,000 element-list with std::copy. Did it twice w/ switched order just in case that matters.
Profiling complete (884.666 millis total run-time): inserter(.end())
Profiling complete (643.798 millis total run-time): back_inserter
Profiling complete (644.060 millis total run-time): back_inserter
Profiling complete (623.151 millis total run-time): inserter(.end())

但它对std::vector 有点影响，虽然我不太确定为什么？：

// Copying 10,000,000 element-vector with std::copy.
Profiling complete (985.754 millis total run-time): inserter(.end())
Profiling complete (746.819 millis total run-time): back_inserter
Profiling complete (745.476 millis total run-time): back_inserter
Profiling complete (739.774 millis total run-time): inserter(.end())

我猜想在向量中找出迭代器的位置然后在其中放置一个元素而不是 arr[count++] 会稍微多一些开销。也许是这样？

但是，这还是主要原因吗？

我想我的后续问题是“可以为模板函数编写 std::inserter(container, container.end()) 并期望它（几乎）适用于任何 STL 容器吗？”

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我在迁移到标准编译器后更新了这些数字。这是我的编译器的详细信息： gcc 版本 4.8.2 (Ubuntu 4.8.2-19ubuntu1) 目标：x86_64-linux-gnu

我的构建命令：

g++ -O0 -std=c++11 algo_test.cc

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我认为this question asks the second half of my question，即“我可以编写一个使用std::inserter(container, container.end()) 的模板函数并期望它几乎适用于每个容器吗？”

答案是“是的，除了std::forward_list 之外的每个容器。”但是根据下面 cmets 和user2746253 的回答中的讨论，听起来我应该知道std::vector 比使用std::back_inserter 慢...

因此，我可能希望使用RandomAccessIterators 专门针对容器模板使用back_inserter。那有意义吗？谢谢。

【问题讨论】：

back_inserter_iterator 调用push_back，所以它当然不适用于所有容器。另一方面，insert_iterator 调用 insert。这些操作的速度取决于您要执行的操作。 works for ANY STL container!! 是错误的。也许C++ vector's insert & push_back difference 会提供信息。

例如std::queue

这两者有不同的要求和保证。例如，std::vector<T> 的 inserter 要求 T 是 MoveAssignable，back_inserter 不是。 Live example

如果您要衡量性能，请不要使用-O0。

@BenVoigt: std::queue 不是容器，而是容器适配器；例如，它甚至没有begin() 和end()。

【参考方案1】：

迭代器类型

std::back_inserter 返回使用 Container::push_back() 的 std::back_insert_iterator。 std::inserter 返回使用 Container::insert() 的 std::insert_iterator。

std::list

对于列表std::list::push_back 与std::list::insert 几乎相同。唯一的区别是 insert 将迭代器返回到插入的元素。

位/stl_list.h

void push_back(const value_type& __x)
   this->_M_insert(end(), __x); 
void _M_insert(iterator __position, const value_type& __x)
  
    _Node* __tmp = _M_create_node(__x);
    __tmp->_M_hook(__position._M_node);
  

bits/list.tcc

template<typename _Tp, typename _Alloc> typename list<_Tp, _Alloc>::iterator
list<_Tp, _Alloc>::insert(iterator __position, const value_type& __x)
  
  _Node* __tmp = _M_create_node(__x);
  __tmp->_M_hook(__position._M_node);
  return iterator(__tmp);
  

std::vector

std::vector 看起来有点不同。推回检查是否需要重新分配，如果不只是将值放在正确的位置。

位/stl_vector.h

void push_back(const value_type& __x)
  
  if (this->_M_impl._M_finish != this->_M_impl._M_end_of_storage)
    
    _Alloc_traits::construct(this->_M_impl, this->_M_impl._M_finish, __x);
    ++this->_M_impl._M_finish;
    
  else
    _M_insert_aux(end(), __x);
  

但是在std::vector::insert 中还做了 3 件额外的事情，这会影响性能。 位/向量.tcc

template<typename _Tp, typename _Alloc> typename vector<_Tp, _Alloc>::iterator
vector<_Tp, _Alloc>::insert(iterator __position, const value_type& __x)
  
  const size_type __n = __position - begin(); //(1)
  if (this->_M_impl._M_finish != this->_M_impl._M_end_of_storage
  && __position == end()) //(2)
    
    _Alloc_traits::construct(this->_M_impl, this->_M_impl._M_finish, __x);
    ++this->_M_impl._M_finish;
    
  else
    
    _M_insert_aux(__position, __x);
    
  return iterator(this->_M_impl._M_start + __n); //(3)
  

【讨论】：

我喜欢高级/简洁的解释，归结为push_back() vs insert() --> 这回答了问题而不会陷入困境并且仍然足够技术性（即非手波） .

我认为这三个附加命令不会导致很大的性能差异。不同之处在于_M_insert_aux 在push_back 的末尾插入（即它只是一个追加），但它在insert 的中间某处插入，这会导致以下所有数据被推回。

【参考方案2】：

简短的回答是std::insert_iterator 允许您在容器中的任何位置插入：

//insert at index 2
auto it = std::inserter(v, v.begin() + 2);
*it = 4;

为了实现这一点，std::vector 必须将索引 2 之后的现有元素在上面的示例中向下移动一位。这是O(n) 操作，除非您在最后插入，因为没有其他东西可以向下移动。但它仍然需要进行相关检查，这会导致O(1) perf 惩罚。对于链表，您可以在O(1) 时间的任何位置插入，因此不会受到惩罚。 back_inserter 总是插入到最后，所以也没有任何惩罚。